(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平瓦とその平瓦の両端を抑え込む丸瓦からなる本葺に用いる平瓦であって、該平瓦が、平瓦を階段状に複数枚を縦に重ねた段差を有する外形をなしていること、階段状段差部と瓦重なり部分を有すること、階段状段差部分には溝加工がなされて、重なり結合部隠しくぼみ、および重なり結合部スリットが形成されていること、瓦重なり部分には、溝段差加工により吹き込み防止重なりすき隠しくぼみ水切りが形成されていること、を特徴とする軽量本葺平瓦。
【請求項２】
該平瓦が、平瓦を階段状に三枚縦に重ねた段差を有する外形をなし、前水垂れ、中水垂れ、後水垂れおよび瓦尻水切りと、それらの水垂れおよび水切り間の瓦平面からなる請求項１に記載の軽量本葺平瓦。
【請求項３】
中水垂れおよび後水垂れと瓦平面とが接する部分の両端部には結合部隠しくぼみが形成され、中央部には重なり接合部スリットが形成されている請求項２に記載の軽量本葺平瓦。
【請求項４】
瓦重なり部分の瓦尻水切りと瓦平面とが接する部分には、溝段差により、吹き込み防止重なりすき結合部隠しくぼみ水切りが形成されている請求項２または３に記載の軽量本葺平瓦。
【請求項５】
瓦表面の階段状段差部に対応する瓦裏面のエッジ部の半径を５〜２０ｍｍの曲線形状とすることにより応力の集中を回避した請求項１から４のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【請求項６】
軽量本葺平瓦が、気孔率が２０％以上であって、全気孔の中で、常圧で吸水しない気孔を２０％以上含有し、平均気孔径が１〜１０μｍであり、曲げ強さが１５ＭＰａ以上である気孔分散型瓦素地からなる請求項１から５のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【請求項７】
アルカリ金属、アルカリ土金属、および鉄からなる焼成中に液相を形成する成分が酸化物換算で１０重量％以上含まれ、平均粒子径が２０〜５０μｍ、最大粒子径が５００μm以下である原料粘土を成形し、焼成することにより製造された請求項１から６のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【請求項８】
原料粘土が、酸化ケイ素５５〜７５重量％、酸化アルミニウム１５〜２５重量％、アルカリ金属、アルカリ土類金属と鉄を酸化物換算で１０〜２０重量％含有する請求項７に記載の軽量本葺平瓦。
【請求項９】
原料料粘土が、石英、粘土鉱物、長石を主成分として、ノルム計算による組成が石英２５〜３５重量％、粘土鉱物２５〜３５重量％、長石と褐鉄鉱の合計が３５〜４５重量％、を含有する請求項７または８に記載の軽量本葺平瓦。
【請求項１０】
軽量本葺平瓦素地が、石英、長石、粘土鉱物および褐鉄鉱を含有する原料粘土を用いて成形し、焼成温度１１００℃以下で焼成し、気孔率が２０％以上であって、全気孔中常圧で吸水しない気孔を２０％以上含有し、平均気孔径が１〜１０μm、曲げ強さが１５ＭＰａ以上である請求項１から９のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量省エネ耐震乾式本葺平瓦に関するものであり、さらに詳しくは、平瓦とその両端を抑え込む丸瓦からなる本葺に用いる平瓦であって、該平瓦が、例えば、平瓦を階段状に三枚縦に重ねた段差を有する外形をなし、常圧で吸水しない気孔を分散させた素地を用いることで、従来の平瓦を三枚重ねた構造の本葺瓦と比較して５０％以上軽量化されたものであり、瓦製造プロセスでのエネルギー消費量の低減、建造物への瓦重量により負荷を軽減することができるとともに、従来の本葺瓦の外観を維持することができる本葺瓦を提供するものであり、段差上接合部分と瓦重なり部分双方に工夫を凝らすことで、通常の本葺瓦と比較して、遜色のない景観を維持することが可能としたものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国内には、数多くの社寺建築が点在し、その一部は重要文化財および世界遺産登録されているものもあることはよく知られている。一般に、社寺建築においては本葺瓦が採用されていたが、近年、耐震性および価格の観点から板金屋根材に変更される例が多く見受けられる。現在の本葺瓦は、図１に示すように、平瓦を三枚重ねて、平瓦の上に丸瓦を漆喰で固めて施工している。平瓦の枚数が多く、丸瓦や平瓦の内側に、漆喰や葺土を多量に入れて固定している。一方、軽量本葺として一体瓦タイプが一部販売されているが、これらは丸瓦と平瓦を左右で連結されたものであり、瓦の軒先等端部での使用に限定されており、デザイン性に劣るものである。屋根全体の軽量化への寄与率も低い。
【０００３】
こうした一体瓦の例としては、尻棧隅部から差込み頭隅部に亘って設けた水返し突条を有する平板瓦部と、玉口部を有する丸瓦部とで構成される瓦であって、水返し突条と相似形の他の水返し突条を、水返し突条の内方の平板瓦部に設け、また平板瓦部の尻側内方に係止突条を形成し、係止突条の端面が玉口部の段付端面と略々同じ線上に位置する耐震、耐風雨用の瓦（特許文献１）や、平板瓦部の表面に設けた表側水返し突条と、表側水返し突条の差込み側に併設した差込み表側内部水返し突条部と、また一段の尻表側内部水返し突条部、及び内部表側水返し突条を設け、また平板瓦部の裏面に設けた頭裏側水返し突条の裏側嵌合溝と、内部裏側嵌合溝とを設け、また平板瓦部に併設した玉口部を有する丸瓦部と、丸瓦部の頭側に設けた第１係止部と、丸瓦部の尻側に設けた第２係止部とで構成した耐震、耐風雨用の瓦が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
また、従来の二枚の平瓦と丸瓦を組合せて本葺き瓦を一枚の瓦とする構成の擬似本葺き瓦であって、平板瓦部、丸瓦部、及び丸瓦部に連設した段落し玉口部からなり、この瓦の尻側棧隅より差込み側頭隅に亘って水返し突条、この水返し突条に当該瓦に葺設される他の瓦の平板瓦部の差込み側頭隅が衝止する段付部をそれぞれ設ける、勾配方向に隣接して葺設した瓦のズレ防止と、葺設した屋根の雨仕舞の向上を向上させた瓦が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３２５０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３８８３４号公報
【特許文献３】特開平１１-３０３３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
数多くの社寺建築の文化遺産保護および景観性の維持は重要な課題である。近年、多く見受けられる板金屋根材への変更により、本来の本葺瓦の美しい景観が損なわれつつある。阪神淡路大震災以降、屋根材料には軽量かつ安心安全な材料が望まれており、耐震性を考慮した材料設計および施工方法の改良が不可欠である。すなわち、重厚な瓦の美観を維持しつつ、軽量化により参拝者などの安全面を確保することが大切である。図１、２で表される現在の本葺瓦は、屋根重量が極めて重くなり、地震により瓦が崩れ落ちる可能性が高いという問題が常に存在する。本発明は、重厚な質感と耐震性を有する社寺向け安心安全瓦として、価格的に競争力のある「軽量省エネ耐震本葺平瓦」を製品化・普及するとともに、重要文化財等社寺建築の文化遺産保護と、省エネルギー製造プロセス構築による地球環境保全への貢献を同時に具現化することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）平瓦とその平瓦の両端を抑え込む丸瓦からなる本葺に用いる平瓦であって、該平瓦が、平瓦を階段状に複数枚を縦に重ねた段差を有する外形をなしていること、階段状段差部と瓦重なり部分を有すること、階段状段差部分には溝加工がなされて、重なり結合部隠しくぼみ、および重なり結合部スリットが形成されていること、瓦重なり部分には、溝段差加工により吹き込み防止重なりすき隠しくぼみ水切りが形成されていること、を特徴とする軽量本葺平瓦。
（２）該平瓦が、平瓦を階段状に三枚縦に重ねた段差を有する外形をなし、前水垂れ、中水垂れ、後水垂れおよび瓦尻水切りと、それらの水垂れおよび水切り間の瓦平面からなる上記（１）に記載の軽量本葺平瓦。
（３）中水垂れおよび後水垂れと瓦平面とが接する部分の両端部には結合部隠しくぼみが形成され、中央部には重なり接合部スリットが形成されている上記（２）に記載の軽量本葺平瓦。
（４）瓦重なり部分の瓦尻水切りと瓦平面とが接する部分には、溝段差により、吹き込み防止重なりすき結合部隠しくぼみ水切りが形成されている上記（２）または（３）に記載の軽量本葺平瓦。
（５）瓦表面の階段状段差部に対応する瓦裏面のエッジ部の半径を５〜２０ｍｍの曲線形状とすることにより応力の集中を回避した上記（１）から（４）のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
（６）軽量本葺平瓦が、気孔率が２０％以上であって、全気孔の中で、常圧で吸水しない気孔を２０％以上含有し、平均気孔径が１〜１０μｍであり、曲げ強さが１５ＭＰａ以上である気孔分散型瓦素地からなる上記（１）から（５）のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【０００８】
（７）アルカリ金属、アルカリ土金属、および鉄からなる焼成中に液相を形成する成分が酸化物換算で１０重量％以上含まれ、平均粒子径が２０〜５０μｍ、最大粒子径が５００μm以下である原料粘土を成形し、焼成することにより製造された上記（１）から（６）のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
（８）原料粘土が、酸化ケイ素５５〜７５重量％、酸化アルミニウム１５〜２５重量％、アルカリ金属、アルカリ土類金属と鉄を酸化物換算で１０〜２０重量％含有する上記（７）に記載の軽量本葺平瓦。
（９）原料料粘土が、石英、粘土鉱物、長石を主成分として、ノルム計算による組成が石英２５〜３５重量％、粘土鉱物２５〜３５重量％、長石と褐鉄鉱の合計が３５〜４５重量％、を含有する上記（７）または（８）に記載の軽量本葺平瓦。
（１０）軽量本葺平瓦素地が、石英、長石、粘土鉱物および褐鉄鉱を含有する原料粘土を用いて、焼成温度１１００℃以下で焼成し、気孔率が２０％以上であって、全気孔中常圧で吸水しない気孔を２０％以上含有し、平均気孔径が１〜１０μm、曲げ強さが１５ＭＰａ以上である上記（１）から（９）のいずれかに記載の軽量本葺平瓦。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により以下の効果が奏される。すなわち、本発明の軽量本葺平瓦は従来の本葺瓦の重厚な質感と耐震性を有するとともにその外観においても遜色のないものである。本発明の軽量本葺平瓦を製造するにあたり、その形状、構造と素地を同時に制御することにより軽量化を達成するとともに、優れた耐震性を実現することができる。本発明の軽量本葺平瓦を製造・施工することで製造プロセスにおける大幅な省エネルギー化、建造物の構造の簡略化を同時に達成できる。例えば、平瓦を三枚縦に連結させた独自の一体型瓦とすることにより４５〜５０％の重量減が達成され、気孔分散型素地を採用することにより３〜１０％の重量減が達成される。したがって、両者で５０％以上の軽量化を達成させた平瓦一体型瓦を提供することができる。
本発明は、上記のような軽量化に伴い、製造プロセス、施工プロセスなどにおいて大幅な省エネに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の本葺瓦を葺いた屋根の外観。
【図２】従来の本葺瓦を葺いた屋根の断面図。
【図３】本発明の三枚連結軽量本葺平瓦の断面図。
【図４】本発明の三枚連結軽量本葺平瓦の表面および裏面の写真。
【図５】本発明の軽量本葺平瓦。
【図６】本発明の軽量本葺平瓦の施工例。
【図７】瓦平面と前水だれまたは中水だれとの接合部の構造。
【図８】前水だれの構造。
【図９】吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切りの構造。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、平瓦とその平瓦の両端を抑え込む丸瓦からなる本葺に用いる平瓦であって、該平瓦が、平瓦を階段状に複数枚を縦に重ねた段差を有する外形をなしていること、階段状段差部と瓦重なり部分を有すること、階段状段差部分には溝加工がなされて重なり結合部隠しくぼみ、および重なり結合部スリットが形成されていること、瓦重なり部分には、溝段差加工により吹き込み防止重なりすき隠しくぼみ水切りが形成されていることを構成とする平瓦を連結させた新規の一体成形本葺瓦であり、本葺瓦本来の重厚な質感を維持しつつ、従来の本葺瓦と比較して屋根重量を約４０％以上軽量化するものである。これにより、耐震性の向上、焼成燃料の削減による二酸化炭素排出量の低減、製品のコストダウンを同時に達成することを可能にした環境にやさしい安心、安全瓦である。
【００１２】
社寺建築の屋根形状は、独特な景観を維持するため多数の複雑な曲線部があり、それに対応して瓦を伸縮させて施工する必要がある。これまでに市販されている軽量本葺一体瓦は、丸瓦と平瓦を左右で連結されているためデザイン性に劣る問題があった。この問題を解決するため、平瓦を三枚縦に連結した瓦を開発し、その形状にあった平瓦を押さえ込むような形状の丸瓦を使用することとした。
【００１３】
本発明の軽量本葺平瓦は平瓦一体瓦であり、例えば、従来の平瓦を三枚重ねて施工する場合の重なり部分を除いて一体化したもので階段状に三枚縦に連結させているような形状となる。こうした平瓦一体瓦は、連結している階段状段差部分が、通常の平瓦を三枚重ねた本葺瓦と比較して遜色のないような仕上がりとなるようにする必要がある。そのために、階段状部分にスリットやくぼみによる表面加工（重なり接合部スリット、および重なり接合部隠しくぼみ）を行うとともに、瓦重なり部分に溝段差（吹き込み防止重なりスキマ隠しくぼみ水きり）を導入するものである。このようにすることにより段差上接合部分と瓦重なり部分双方に工夫を凝らすことで、通常の本葺瓦と比較して、遜色のない景観を維持することが可能となる。
【００１４】
また、応力が集中しないような裏形状として連結部分（瓦表面の段差部に対応する瓦裏面のエッジ部）を肉盛りし、エッジのＲを５〜２０ｍｍ、望ましくは１０〜１５ｍｍとした曲線形状とする。一体瓦の階段状段差部分にはスリットや溝等を施すことが好ましい。階段状段差部分にスリットや溝を施さないと、階段状に瓦が接合されていることが目視上識別しやすくなり、従来の本葺瓦屋根とは異なる外観となる。また、瓦重なり部分に溝段差を導入しないと、瓦重なり部分と一体瓦の階段状段差部分との差が目視上明白となる。したがって、瓦重なり部分に溝段差を導入しないと、施工後に屋根全体を見た場合、三枚ごとに横にラインが入った如く見えるため景観上高級感のないものとなる。
一方、このように一体瓦の階段段差部分にスリット等の加工等を施すと、瓦に荷重がかかる場合には、その部分に応力が集中して容易に破損しやすくなる。そこで、裏形状は、連結部分（エッジ）を肉盛りしエッジのＲを５〜２０ｍｍ望ましくは１０〜１５ｍｍ とした曲線形状とする必要があるＲを５ｍｍ以下とすると破壊されやすくなり、Ｒを２０ｍｍ以上にすると肉盛りが多くなり瓦重量が重くなる。
【００１５】
また、本発明は、アルカリ金属、アルカリ土金属、および鉄からなる焼成中に液相を形成する成分が酸化物換算で１０重量％以上含まれた原料粘土組成とすること、および、平均粒子径を２０〜５０μｍ、最大粒子径を５００μm以下である原料粘土を使用することにより常圧で吸水しない気孔を分散させることができ瓦素地の軽量化を達成ことがはじめてできたものである。
更に具体的には、原料粘土が、酸化ケイ素５５〜７５重量％、酸化アルミニウム１５〜２５重量％、アルカリ金属、アルカリ土類金属と鉄を酸化物換算で１０〜２０重量％含有するか、原料料粘土を、石英、粘土鉱物、長石を主成分として、ノルム計算による組成が石英２５〜３５重量％、粘土鉱物２５〜３５重量％、長石と褐鉄鉱の合計が３５〜４５重量％を含有するように設計することが好ましい。
本発明は、上記のように瓦の形状構造を特定すること、および、原料粘土の組成と粒子径を特定することを同時に満足させることにより、一層の軽量化を達成するとともに、瓦の強度を向上させながら本葺き瓦屋根の外観を維持することを実現するものである。
【００１６】
[瓦の形状構造]
本発明の軽量本葺平瓦は、平瓦の複数枚を縦に連結した形状のものであり、平瓦の連結枚数には特に限定されないが、以下の説明では平瓦を三枚縦に連結した構造のものについて具体的に説明する。
本発明の軽量本葺平瓦（以下、単に平瓦とも言う。）を葺いた屋根の断面構造を図３に示す。本発明の平瓦３は３段の階段状の外観を有し、同種の平瓦と重ねられて丸瓦１により両端を抑えられて屋根を形成している。平瓦の表面および裏面の写真を図４に示す。表面には瓦の重なり部分に段差（溝）４が形成され、段差部分にはスリット・溝加工５がなされている。瓦の裏面で、表面の段差部に対応するエッジ部６は半径が５〜２０ｍｍの曲線形状となされている。
【００１７】
本発明の軽量本葺平瓦のさらに詳細な構造について図５に基づいて説明する。本発明の軽量本葺平瓦は、前水垂れ７１，中水垂れ７２、後水垂れ７３と瓦尻水切り９およびこれらの水垂れおよび瓦尻水切りを結ぶ瓦平面８１，８２，８３を有し、さらに側面水切り１０を両端部に有する。中水垂れ７２と瓦平面８１とが接する箇所および後水垂７３と瓦平面８２とが接する箇所にはくぼみまたはスリットが形成され、側面水切り１０に隣接した両部分には重なり接合部隠しくぼみ１１が形成され、中央部には重なり接合部スリット１２が形成されている。重なり接合部隠しくぼみ１１は、例えば、三角錐状の形状であり、段差接合部端部に近いほど深く、その深さは１〜４ｍｍの構造を有する。さらに、重なり接合部スリット１２の両端部は上方から見て、例えば、三角形状などの平面形状を有する窪みである重なり接合部隠しくぼみ１１となっている。重なり接合部隠しくぼみ１１の平面形状は、三角形に限定されるものではなく、従来の本瓦葺では端部が葺き合わせ線よりもくぼんでいるため瓦の段の接合面が見えない状態と同様の外観を構築するために設けてある。重なり接合部隠しくぼみ１１は、段差接合部端部を立体的に表現できるとともに、プレス成形工程におけるエア抜きの起点となり、成形欠陥を防止する機能も有する。また、重なり接合部スリット１２は、幅０．２〜１ｍｍ、深さ０．５〜２ｍｍからなるスリット形状であり、縦方向および横方向あるいはそのいずれかにスリットを入れる。これにより一体段差接合部が、あたかも別々の瓦が重なっているような見映えを表現する機能を有する。
【００１８】
本発明の軽量本葺平瓦の上端には瓦尻水切り９からなる瓦重なり部分が設けられ、下端には前垂れ７１が設けられ、瓦重なり部分と前垂れ７１を重ね合わせることにより二枚の瓦が結合される。瓦尻水切り９と瓦平面８３とが接する箇所には、溝部よりなる吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り１３が形成されている。この吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り１３は、深さ０から５ｍｍ、幅１０〜４０ｍｍからなり、端部には窪みを形成し、中央部での１０〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜５０ｍｍの範囲はくぼみをなくするか、できるだけ浅いくぼみとすることにより水切り１３に溜まった水を下流に流すことができるようにすることが好ましい。また、水切り１３の長さは平瓦部８３の横幅より５〜５０ｍｍ大きい構造を有する。また、使用する原料粘土の焼成収縮などによる瓦尻水切り９と前垂れ７１とのＲの違いにより重ね合わせ時に隙間が発生しないように、深さ方向は中央部から端部にかけて、深さ０〜５ｍｍ範囲で場所により自由に変化させる。通常、水切り１３は中央部を浅く、端部に近くなるにしたがって深くした吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水きり構造とする。また、前垂れ７１は中垂れ７２および７３と比較して、端部に近くなるにしたがって、厚みをつけ、その増加させた厚みは０．１〜５ｍｍとした。これらにより、瓦尻水切り９と前垂れ７１が、通常の平瓦を重ねた構造より密着した重なりとなり、中水垂れ７２、後水垂れ７３がそれぞれ瓦平面８１，８２に接合した段差接合部との目視上の違いを極めて少なくすることが可能となる。また、使用する原料粘土の焼成収縮等による瓦尻水切り９と前垂れ７１とのＲの違いにより重ね合わせ時に隙間が発生することがなく、原料によるＲのずれによる重なり不良を大きく低減することが可能となる。さらに、この構造により優れた水きり機能を有するとともに、瓦の重なりが安定化し、地震による瓦のずれを抑制する機能も有する。
以上のように、段差上接合部分と瓦重なり部分双方に工夫を凝らすことで、通常の本葺瓦と比較して、遜色のない景観を維持することが可能となる。
図６には本発明の軽量本葺平瓦が接合されている状態を示した。本発明の瓦Ａ，Ｂが瓦重なり部分Ｃを介して接合されている。
【００１９】
［瓦素地］
本形状の瓦においては、形状による応力緩和のみならず、素地自体を強化する必要があり、使用する原料の粒子径分布および石英などの鉱物類の最大粒子径を制御することで、粗大欠陥の混入を防止した素地とする必要がある。また、常圧で吸水しない開気孔を分散させた気孔分散型瓦素地とし、素地による軽量化も同時に達成させることで、形状との相乗効果で、従来の平瓦を三枚重ねたタイプの本葺瓦と比較して５０％以上の軽量化を達成することが可能となる。これを実現するためには、原料を十分精査調製して、複雑形状の一体瓦を形状付与する必要がある。
【００２０】
本発明の瓦素地は、石英、粘土鉱物、長石を主成分とし、それに褐鉄鉱からなる原料粘土を１１００℃以下で焼成したものであり、原料粘土に使用している粘土鉱物としては、例えば、カオリン系粘土鉱物、緑泥石系粘土鉱物、パイロフィライト系粘土鉱物、モンモリモナイト系粘土鉱物、雲母系粘土鉱物などを挙げることができる。本発明の原料粘土において、石英は骨材として瓦素地の強度を維持する作用を有し、粘土鉱物は可塑剤として原料粘土に適度な成形性を付与する作用を有し、長石および褐鉄鉱と一部の緑泥石系粘土鉱物や雲母系粘土鉱物は融剤として原料粘土を成形し焼成する際に適度な溶融状態を形成し多孔質構造を生成する役割を果たす。
具体的には、使用する原料の平均粒子径を２０〜５０μｍかつ最大粒子径を５００μｍ以下とし、化学成分として酸化物換算で、酸化ケイ素が５５重量％以上７５重量％以下、酸化アルミニウムが１５重量％以上２５重量％以下、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属および酸化鉄等焼成中に液相を形成する成分が１０重量％以上２０重量％以下、好ましくは、１２重量％以上１５重量％以下であり、鉱物組成が、石英、粘土鉱物、長石を主成分としノルム計算によるそれぞれの組成比が、石英２５〜３５重量％、粘土鉱物２５〜３５重量％、融剤（長石＋褐鉄鉱）３５〜４５重量％である原料粘土を用いて、半湿式成形を行った後、液相が適量生成し、かつ気孔率が２０％以上望ましくは３０％以上となる温度で焼成することで素地を作製する。原料粘土中の褐鉄鉱の量は鉄の分析値より求めることができる。
【００２１】
これにより、焼結初期段階で比較的大きな開気孔ができ、焼成中に液相が生成することで、気孔の一端が詰まるなどして、平均気孔径が１〜１０μｍ、望ましくは１．５〜５μｍの比較的大きな気孔径の片側開気孔が多く形成されやすくなり、素地中の全気孔に対して常圧で吸水しない気孔の割合が２０％以上望ましくは３０％以上含有する多孔質体となる。
【００２２】
気孔率が２０％以上望ましくは３０％以上であり、全気孔に対して常圧で吸水しない気孔の割合が２０％以下の場合は、降雨時に吸水することで、屋根の重量が重くなり好ましくない。また、原料中に含まれる最大粒子径を５００μｍ以下、望ましくは３００μｍ以下に制御することで、石英粗大粒子近傍に生成する粗大環状亀裂等の粗大欠陥を防ぐことができ、多孔質でありながら容易に破損することのない曲げ強さが１５ＭＰａ以上の強固な素地となる。原料中に５００μｍ以上の石英粗粒子が含まれていると、その粒子近傍に１００μｍ以上の環状亀裂が生成し、脆性材料である瓦の強度を著しく低下させる。
【００２３】
このように原料の粉末特性を制御して作製された高強度気孔分散型素地と図４の写真のごとく三枚連結一体瓦の形状を組み合わせることで、従来の平瓦を重ね合わせた瓦と比較して、重量を５０%以上軽量化するとともに、強固かつ重厚な質感を有する軽量省本葺瓦を作製することが可能となり、この極めて高い軽量化により、躯体にかかる重量的な負担を大幅に低減し、耐震性に大きく貢献した安心安全瓦とすることができる。
製造面においても、瓦施工面積当たりの瓦重量が半減するため、燃料費を大幅に削減することができ、現在の本葺瓦と比較して極めて高い省エネルギー化を達成することができる。また、本発明の瓦は三枚一体型であり、漆喰や葺土を使用せず、桟木に直接ビス止めする工法を採用することから、従来の平瓦を三枚重ねた瓦よりも施工時間を大幅に短縮することが可能であり、施工面においても省力・省エネルギーである。
【００２４】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
本発明の軽量本葺平瓦の構造の概要は図４の写真に示すとおりであるが、詳細な構造について具体例を挙げて説明する。瓦平面８１，８２と前水垂れ７２または中水垂れ７３との接合部の構造については図７に示す。この部分には、重なり接合隠しくぼみ１１が両端に、中央部にはスリット１２が形成され両者が連続した形状となり本葺瓦と同等の外観を呈している。重なり接合隠しくぼみ１１は両端部が深さ３ｍｍの窪みからなり、中央に行くに従って浅くなり、１５ｍｍ中央に寄った部分では浅くなりスリット１２に続いている（図７（３））。スリット１２は、中水垂れ７２または後水垂れ７３に設けられた横スリット１２１および瓦平面８１，８２に設けられた縦スリット１２２からなり、横スリットは幅０．５ｍｍ、深さ１ｍｍの断面を有し、縦スリットは幅０．５ｍｍ、深さ１ｍｍの断面からなる（図７（２））。
前水垂れ７１は、その両端と中央部の高さｂ，ａの寸法は、両端での高さｂが中央部ａよりも１ｍｍ厚くなっている（図８）。前垂れ７１の両端部は吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り１３（図の４と同じ）に当接する。
瓦尻水切り９は瓦平面８３から立ち上がり面を有し、両面の接する箇所の瓦平面８３の部分には、３０ｍｍの幅を有し、両端で深さ５ｍｍのくぼみが形成され、中央部では長さ３０ｍｍに亘ってくぼみの形成がない構造からなる水切り１３が形成され、中央部からはくぼみに溜まった水が自然に流出するようになされている（図９）。
【実施例２】
【００２６】
実施例１で製造した本発明の軽量本瓦葺平瓦２枚を葺いた外観を図６に示す。二枚の平瓦Ａ、Ｂは重なり部分Ｃにおいて瓦尻水切り９と前水垂れ７１が係合して一体となる。このとき、重なり部分Ｃは４５ｍｍ、平瓦Ａ、Ｂの露出面の長さはそれぞれ３０５ｍｍとなる。吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り１３の中央部３０ｍｍにはくぼみは形成されていない。中央部からはこの水切り１３に溜まった水が自然に流出する。重なり接合部隠しくぼみ１１の両端部は上から見ると略三角形状の平面くぼみとなり縦スリット１２１に連通している。三角形状のくぼみの断面は図７（３）の形状をして、最大深さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍである。
【実施例３】
【００２７】
実施例１の形状構造を有する軽量本葺平瓦を作製した。使用する原料の成分が表１に示すように、酸化物換算で、酸化ケイ素６４．４８％、酸化アルミニウム１８．７５％、酸化物換算で、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄等液相形成成分の合計が１２．５０％、ノルム計算により算出した鉱物組成が、表２に示すように、石英（骨材）２７．２８％、粘土鉱物（可塑材）３２．０３％、融材成分である長石と褐鉄鉱がそれぞれ３６．４６％と４．８０％でその合計が４１．２７％であり、粒子径分布が０．５〜５００μｍ、平均粒子径が３０μｍである瓦用原料粘土を用いて、押出成形後、半湿式プレスにより所定の形状に成形し、焼成温度 １０００℃にて２時間焼成して三枚連結一体瓦Ａを作製した。
この際、裏地のエッジ部６をＲ１０ｍｍの形状とし、表面には重なり接合部隠しくぼみ１１および重なり接合部スリット１２の加工を行うとともに、瓦重なり部分に、吹き込み防止重なりスキマ隠しくぼみ水きり１３を施した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
本発明の軽量本葺平瓦は、図６に示すように、瓦の重なり部分と、階段状に三枚連結した部分とに目視上差異はなく、一般的な平瓦を重ねた従来の本葺瓦と比較して遜色のない重厚な質感を維持した。また、施工時等に職人が瓦の上に乗ることで、応力が集中して、容易に破損することもなく、従来の平瓦を三枚重ねた工法の瓦と比較して、約５５％の軽量化を達成した。また、同面積の施工に必要な瓦を製造する際に使用する燃料のブタンガス量も概ね半減し、極めて高い省エネルギー化を達成した。
【実施例４】
【００３０】
実施例１の形状構造を有する軽量本葺平瓦を作製した。使用する原料の成分が表１に示すように、酸化物換算で、酸化ケイ素６４．５７％、酸化アルミニウム１８．１８％、酸化物換算で、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄等液相形成成分の合計が１２．９８％、ノルム計算により算出した鉱物組成が、表２に示すように、石英（骨材）２７．５８％、粘土鉱物（可塑材）３０．０６％、長石＋褐鉄鉱（融材）が４２．６３％であり、粒子径分布が０．５〜５００μｍ、平均粒子径が２９μｍである瓦用原料粘土を用いて、半湿式成形にて成形し、焼成温度１０４０℃で焼成して、三枚連結一体瓦を作製した。なお、本実施例に使用した原料は緑泥石系粘土鉱物を含有しており、緑泥石系粘土鉱物は可塑材であるとともに、融点が比較的低い融材の効果を併せもつ粘土鉱物であることから、ノルム計算による組成計算は可塑材と融材両方の効果を半分ずつとして算出した。
この際、裏地のエッジ部６をＲ１０ｍｍの肉盛りした曲線形状とし、表面にはスリット・溝加工５および瓦重なり部分に段差の溝加工４を施した。なお、瓦素地は吸水率１１％、気孔率２８％、平均気孔径２．３μｍ、かさ密度１．８７ｇ／ｃｍ３、曲げ強さ  １５．７ＭＰａ、常圧で吸水しない開気孔割合は全気孔中２１％の気孔分散型素地とした。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
瓦の重なり部分と、階段状に三枚連結した部分とに目視上差異はなく、一般的な平瓦を重ねた従来の本葺瓦と比較して遜色のない重厚な質感を維持した。また、施工時等に職人が瓦の上に乗ることで、応力が集中して、容易に破損することもなく、従来の平瓦を三枚重ねた工法の瓦と比較して、気孔分散素地および形状双方の効果により、約５６％の軽量化を達成した。また、同面積の施工に必要な瓦を製造する際に使用する燃料のブタンガス量も半減し、極めて高い省エネルギー化を達成した。
【００３３】
［比較例１］
三枚連結一体の本瓦葺平瓦を作製した。使用する原料の成分が表１に示すように、酸化物換算で、酸化ケイ素６８．９８％、酸化アルミニウム１８．０５％、酸化物換算で、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄等液相形成成分の合計が７．９２％、ノルム計算により算出した鉱物組成が、表２に示すように、石英（骨材）３８．０６％、粘土鉱物（可塑材）３５．６０％、長石＋褐鉄鉱（融材）が２６．４１％であり、粒子径分布が０．３〜１４００μｍ、平均粒子径が１５μｍである瓦用原料粘土を用いて、半湿式成形にて成形し、焼成温度１０２０℃で焼成して、三枚連結一体瓦を作製した。
この際、裏地の曲線形状、および表面スリット加工、溝加工は施さなかった。すなわち、エッジ部６の曲線形状、重なり接合部隠しくぼみ１１、重なり接合部スリット１２、吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り１３は施工していない。なお、瓦素地は吸水率１１％、気孔率２３％、平均気孔径 ０．３μｍ、かさ密度１．９５ｇ／ｃｍ３、曲げ強さ１１．６ＭＰａ、常圧で吸水しない開気孔割合は全気孔中８．５％であった。
形状の効果により、従来の平瓦を三枚重ねた工法の瓦と比較して、重量が概ね半減し、同面積の施工に必要な瓦を製造する際に使用するブタンガス燃料量も減少したが、瓦の重なり部分と、階段状に三枚連結した部分とに目視上差異が生じ、一体瓦であることが容易に識別できるものであり、景観的に劣るものであった。また、素地中にも１０００μｍ以上の粗粒子が混入しているため、応力が集中して、容易に瓦が破損しやすいものとなった。
【実施例５】
【００３４】
実施例１の形状構造を有する軽量本葺平瓦を作製した。使用する原料の成分が表１に示すように、酸化物換算で、酸化ケイ素６４．５７％、酸化アルミニウム１８．１８％、酸化物換算で、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄等液相形成成分の合計が１２．９８％、ノルム計算により算出した鉱物組成が、表２に示すように、石英（骨材）２７．５８％、粘土鉱物（可塑材）３０．０６％、長石＋褐鉄鉱（融材）が４２．６３％であり、粒子径分布が０．５〜５００μｍ、平均粒子径が２９μｍである瓦用原料粘土を用いて、押出成形にて成形し、焼成温度１０８０℃で焼成して耐寒向け瓦素地を作製した。
【００３５】
［比較例２］
使用する原料の成分が表１に示すように、酸化物換算で、酸化ケイ素６２．８６％、酸化アルミニウム１８．８０％、酸化物換算で、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄等液相形成成分の合計が１２．４５％、ノルム計算により算出した鉱物組成が、表２に示すように、石英（骨材）２８．８８％、粘土鉱物（可塑材）３５．６８％、長石＋褐鉄鉱（融材）が３４．８８％であり、粒子径分布が０．２〜１０００μm、平均粒子径が６．２μmである瓦用原料粘土を用いて、押出成形にて成形し、焼成温度１０４０℃で焼成して耐寒向け瓦素地を作製した。
【００３６】
実施例５と比較例２の両素地ともに吸水率６％で同一であったが、実施例５のかさ密度は１．９９９ｇ/ｃｍ３、比較例２のかさ密度は２．１２９ｇ/ｃｍ３であり、実施例５が比較例２より約６．１％軽量化することができた。両者の真比重は同程度であり、むしろ比較例２の方が若干低かったにも関わらず、かさ密度にこれだけの差が認められたのは、実施例５の素地には常圧では吸水しない片側開気孔が素地中に多数分散しているからである。実施例５の気孔率は２２．８％、その内、常圧では吸水しない気孔割合は４１．７％と極めて高いものであった。一方、比較例２は気孔率１３．０％、その内、常圧では吸水しない気孔割合は３．８％であった。実施例５に使用した原料は、平均粒子径が２０μm以上と比較的大きく、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化鉄の合計が１０重量％以上であり、焼成中に液相を形成する成分が適量含まれている。このため、焼結初期段階で比較的大きな開気孔が形成され、焼成中に液相が生成することで、気孔の一端が詰まるなど比較的大きな気孔径の常圧で吸水しない片側開気孔等が形成されたものと推察される。実施例５の素地を使用することで、耐寒性を向上させた一体型の軽量本葺瓦を作製することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、重厚な質感と耐震性を有する社寺向け安全瓦として、軽量省エネ耐震本葺瓦を提供するものであり、重要文化財等社寺建築の文化遺産保護と、省エネルギー製造プロセス構築による地球環境保全への貢献を同時に具現化することを目的とする。近年、多く見受けられる板金屋根材への変更により、本来の本葺瓦の美しい景観が損なわれつつあり、また、本発明の軽量本葺瓦は、軽量かつ安全であって耐震性を考慮した材料設計および施工方法の改良がなされたものであり、重厚な瓦の美観を維持しつつ、軽量化により参拝者や建造物の安全面を確保することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１：従来の丸瓦
２：従来の平瓦
３：本発明の平瓦
４：瓦重なり部分の段差（溝）
５：スリット・溝加工
６：エッジ部
７１：前水垂れ
７２：中水垂れ
７３：後水垂れ
８１、８２，８３：瓦平面
９：瓦尻水切り
１０：側面水切り
１１：重なり接合部隠しくぼみ
１２：重なり接合部スリット
１２１：縦スリット
１２２：横スリット
１３（４と同じ）：吹き込み防止重なり隙間隠しくぼみ水切り
１４：くぼみ水切り
１５：釘穴
Ａ，Ｂ：本発明の平瓦
Ｃ：重なり部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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